لوله پلی اتیلن چند لایه

لوله‌های پلی‌اتیلن تک جداره ، راهکاری مقرون به صرفه برای طیف وسیعی از کاربردهای لوله‌کشی، از جمله توزیع گاز طبیعی، آب و فاضلاب شهری، صنایع، تأسیسات دریایی، معدنی، دفن زباله، کانال‌های برق و مخابرات هستند. به علاوه لوله‌های پلی‌اتیلن برای تأسیسات هوایی، زیر زمینی، سطحی، شناور و دریایی، کارآمد هستند. طبق گفته دیوید آ. ویلوبی از شرکت P.O.E. «یکی از دلایل اصلی رشد استفاده از لوله‌های پلاستیکی، صرفه جویی در هزینه‌های نصب، تأمین کارگر و تجهیزات مورد نیاز آن در مقایسه با لوله‌های قدیمیِ رایج است. اگر پتانسیلِ داشتن هزینه‌های نگهداری پایین تر و بیشتر بودن عمر مفید را هم به این موارد اضافه کنید علت رقابت شدید لوله‌های پلی‌اتیلنی را در بازارهای جهانی درمی یابیم.»

یکی از اولین کاربردهای لوله‌های پلی‌اتیلن نیمه چگال (MDPE) توزیع گاز طبیعی بود. در واقع بسیاری از سیستم‌هایی که در حال حاضر مشغول بکار هستند، از سال 1960 با موفقیت قابل توجه شروع به کار کرده‌اند. امروزه 95% لوله‌های زیر 12 اینچ انتقال گاز طبیعی نصب شده در آمریکا و کانادا، لوله‌های پلی‌اتیلن هستند. پلی‌اتیلن نه تنها در آمریکای شمالی، بلکه در سراسر جهان کالای منتخب است. تقریباً 50 سال است که لوله‌های پلی‌اتیلن در کاربردهای آب آشامیدنی مورد استفاده قرار گرفته‌اند و بطور پیوسته موفق به دریافت تأییدات و رشد در مصارف شهری شده‌اند. لوله‌های پلی‌اتیلن بر طبق استانداردهای AWWA، NSF و ASTM کنترل کیفی می‌شوند.
مزایای عملکردی لوله‌های پلی‌اتیلن در کاربردهای اولیه آن در صنایع نفت و گاز منجر به استفاده مداوم از آن در تأسیسات لوله‌کشی گردیده، برای مثال توزیع آب آشامیدنی، لوله‌های صنعتی و معدنی، لوله‌های تخلیه و سایر کاربردهای مهمی که برای تضمین عملکرد طولانی مدت آن‌ها نیاز به یک ماده چقرمه و چکش خوار بود. این کاربردها که نشان دهنده استفاده رو به رشد از لوله‌های پلی‌اتیلن است.

در زیر به برخی از مزایای خاص لوله‌های پلی‌اتیلن اشاره می‌شود:
صرفه جویی در هزینه‌های چرخه عمر- در کاربردهای شهری، هزینه‌های چرخه عمر لوله‌های پلی‌اتیلن می‌تواند به طرز چشم‌گیری کمتر از سایر انواع لوله‌ها باشد. سطح داخلی کاملاً صاف لوله‌های پلی‌اتیلن موجب حفظ خواص ویژه جریان می‌شود و جوشکاری گرمایی باعث حذف نشتی‌ها می‌گردد. ثابت شده است که این موارد ترکیب موفقی برای کاهش هزینه‌های عملکرد سیستم هستند.
اتصالات بدون نشتی و کاملاً مهار شده- اتصال پلی‌اتیلن با استفاده از جوشکاری گرمایی موجب تشکیل اتصالات بدون نشتی می‌شود که استحکام آن‌ها همانند لوله و یا حتی قوی تر از آن است. استفاده از جوشکاری در کاربردهای شهری موجب حذف نقاط نشتی احتمالی می‌شود که این نقاط در سایر انواع لوله‌ها مانند لوله‌های PVC یا آهنی ضمن استفاده از اتصالات نَری- ماده‌گی متداول در هر 10 تا 20 فوت وجود دارند. در همه این اتصالات نَری- ماده‌گی از واشرهای لاستیکی استفاده می‌شود که در طی زمان دچار استهلاک می‌شوند و احتمال نشتی پیدا می‌کنند، به همین دلیل «میزان نشتی قابل قبول آب» در آن‌ها 10% یا بیشتر است اما این میزان در لوله‌های پلی‌اتیلن با توجه به امکان استفاده از جوش، بطور نسبی صفر است. به علاوه نقاط جوش خورده پلی‌اتیلنی خاصیت خودمهاری دارند که ضمن حفظ یکپارچگی اتصالات، باعث حذف نیاز به مهار کننده‌های ضربه گران قیمت و یا بلوک‌های ضربه گیر می‌شود. با وجود مزایایی که روش اتصال جوش لب به لب دارد، مهندسان راه‌های دیگری هم برای اتصال لوله‌های پلی‌اتیلن در اختیار دارند که از جمله آن‌ها می‌توان از الکتروفیوژن و اتصالات مکانیکی نام برد. در اتصالات الکتروفیوژن، لوله‌ها و یا اتصالات با استفاده از گرم کننده الکتریکی تعبیه شده در آن‌ها به یکدیگر اتصال می‌یابند. گاهی برای اتصال لوله به سایر قطعات مانند شیرآلات یا دیگر دستگاه‌ها بکاررفته به اتصالات مکانیکی نیاز است. برایاینگونه اهداف، اتصالات بخصوصی ایجاد شده که برای پاسخگویی به اکثر نیازهای کاربردی به وفور در دسترس است.
خوردگی و مقاومت در برابر مواد شیمیایی- لوله‌های پلی‌اتیلن زنگ نمی‌زنند، نمی‌پوسند، سوراخ نمی‌شوند، باد نمی‌کنند و باعث رشد موجودات زنده درون یا بیرون لوله نمی‌شوند. لوله پلی‌اتیلن مقاومت شیمیایی فوق العاده‌ای دارد و در بسیاری از محیط‌های مهاجم شیمیایی نخستین انتخاب بعنوان ماده مورد استفاده است. اگرچه لوله‌های پلی‌اتیلن از خاک طبیعی که از نظر شیمیایی فعال است تأثیر نمی‌پذیرد اما مانند هر لوله دیگری، اگر خاک با حلال‌های آلی (نفت، گازوئیل) آلوده شده باشد ممکن است نیاز به روش‌های نصبی باشد که از لوله پلی‌اتیلن در برابر تماس با حلال آلی محافظت کند. باید در نظر داشت که محافظت در برابر نفوذ انحلالی حتی در مورد لوله‌های فلزی و سایر انواع لوله‌هایی که با استفاده از واشر به یکدیگر متصل می‌شوند هم لازم است. عموماً برای همه سیستم‌های لوله‌کشی که در خاک آلوده نصب می‌شوند، در هنگام نصب استفاده از راهکارهای حافظتی که تضمین کننده کیفیت سیال مورد انتقال هستند، ضروری است.
انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابرخستگی- لوله‌های پلی‌اتیلن در محل نصب می‌توانند نهایتاً تا شعاع حدود 30 برابر قطر اسمی خود خم شوند که بسته به ضخامت دیواره لوله این مقدار می‌تواند کمتر باشد. به عنوان مثال لوله پلی‌اتیلن 12 اینچی در محل نصب و در حالت سرد می‌تواند تا شعاع 32 فوت تغییر شکل دهد. این موضوع باعث حذف بسیاری از اتصالاتی می‌شود که برای تغییرات زاویه‌ای در سیستم لوله‌کشی به کار می‌روند و همچنین باعث سهولت نصب می‌گردد. دوام طولانی مدت لوله‌های پلی‌اتیلن به خوبی مورد تحقیق قرار گرفته است. پلی‌اتیلن در برابر خستگی مقاومتی استثنایی دارد و تحت بالاترین فشار عملیاتی، می‌تواند چندین نوسان فشار تا 100% بالای بیشینه فشار کاری خود را بدون هیچ اثر منفی روی قابلیت‌های عملکردی طولانی مدت حفظ کند.
مقاومت لرزه ای- چقرمگی، و انعطاف‌پذیری لوله‌های پلی‌اتیلن همراه با دیگر خواص ویژه آن از جمله اتصالات بدون نشتی و کاملاً مهار شده حاصل از جوش، آن را برای نصب در محیط‌های خاکی فعال و محل‌های در معرض زلزله کاملاً مناسب گردانیده است.
مزایای ساختاری- خواصی مانند وزن کم، انعطاف‌پذیری و اتصالات کاملاً عایق شده و بدون نشتی، مجموعاً روش‌های نصب مقرون به صرفه و منحصر به فردی را فراهم می‌کند که با سایر مواد امکان پذیر نیستند. در بسیاری از تأسیسات، روش‌های نصبی همچون حفاری جهت‌دار افقی، نوسازی لوله با استفاده از ترکاندن لوله قدیمی، اسلیپ لاین، حفر و جایگذاری، و نصب لوله‌هابصورت نیمه شناور یا شناور، می‌توانند به طرز چشم گیری ساخت و ساز را تسهیل نموده و موجب صرفه جویی قابل ملاحظه‌ای در زمان و هزینه شوند. نصب سیستم‌های لوله‌کشی پلی‌اتیلن با وزنی در حدود یک هشتم لوله‌های هم اندازه فولادی و با استفاده از اتصالات بدون نشتی یکپارچه و سازگار با شرایط مختلف کاری، ساده تر است و به تجهیزات سنگین بالابر نیاز ندارد. لوله‌های پلی‌اتیلن در اندازه استاندارد 50 فوت یا بیشتر تولید و در قطرهایی از 6 اینچ و بیشتر به صورت کلاف‌های بزرگ پیچیده می‌شوند. در برخی از قطرهای خاص، کلاف‌هایی با طول بیش از 1000 متر در دسترس هستند. لوله‌های پلی‌اتیلن ضربه را -بویژه در شرایط آب و هوایی سرد که سایر لوله‌‌هاامکان ترک و شکست دارند- بسیار بهتر از لوله‌های PVC تحمل می‌کنند. از آنجاییکه اتصالات پلی‌اتیلن جوش خورده با جوش لب به لب به اندازه لوله استحکام دارند، می‌توان روی زمین آن‌ها را در طول بسیار زیاد به هم متصل نموده و سپس مستقیماً در ترانشه جای داد و یا با استفاده از حفاری جهت‌دار در مسیر چاه کشید و یا در فرآیند بازسازی لوله استفاده کرد. لازم به ذکر است شرایط محل ساخت و ساز تأثیر بسزایی در انتخاب روش نصب دارد.
دوام- تأسیسات لوله‌های پلی‌اتیلن به دلیل خواص فیزیکی لوله، اتصالات بدون نشتی و کاهش هزینه‌های نگهداری، مقرون به صرفه هستند و در طولانی مدت کم هزینه تر هستند. صنایع لوله‌های پلی‌اتیلن، عمر مفید این لوله‌‌هارا به شرط اینکه سیستم لوله‌کشی به درستی طراحی و نصب شده باشد و طبق نمونه‌های منتشر شده صنعتی و پیشنهادات شرکت سازنده لوله مورد استفاده قرار بگیرد، به طور متوسط بین 50 تا 100 سال تخمین می‌زنند. این ماندگاری و طول عمر زیاد باعث نوعی صرفه جویی در هزینه تعویض این لوله‌ها می‌شود. در سیستم‌های لوله‌های پلی‌اتیلن که به درستی طراحی و نصب شده‌اند، نیاز اندکی به نگهداری مستمر وجود دارد. لوله پلی‌اتیلن در برابر اغلب مواد شیمیایی متداول مقاوم بوده و مستعد خطر خوردگی گالوانیک و یا الکترولیز نیست.
بازده هیدرولیکی -از آنجا که سطح داخلی لوله پلی‌اتیلن خالی از هرگونه زبری است، این لوله‌‌هادر رده «لوله‌های صاف» قرار می‌گیرند، گروهی که کمترین مقاومت در برابر جریان سیال را ایجاد می‌کند. در کاربردهای آبی، فاکتور C هازن ویلیامز برابر با 150 است و در طول زمان تغییر نمی‌کند. در سایر جنس لوله‌ها، فاکتور C با گذشت زمان و در اثر خوردگی، بادکردگی و یا ایجاد بافت‌های زنده (ایجاد خزه‌ها،...) به شدت کاهش می‌یابد. لوله‌های پلی‌اتیلن بدون خوردگی، بادکردگی و یا رشد بافت‌های زنده، صافی سطح داخلی و قابلیت‌های جریانی خود را حفظ کرده و بازده هیدرولیکی سیستم را در طول عمر مورد نظر طراحی، تضمین می‌کند.
مقاومت در برابر دما- بازه دمایی متداول عملکرد لوله‌های پلی‌اتیلن در شرایط کاری پرفشار 0 تا 140 درجه فارنهایت است. اما برای شرایط کاری کم فشار و برخی کاربردهای خاص، این ماده می‌تواند دماهای بسیار پایین تری را تحمل کند (تا 40- درجه فارنهایت و کمتر از آن)، همچنین فرمولاسیون‌های خاصی از پلی‌اتیلن نیز وجود دارد که می‌تواند در دماهای نسبتاً بالاتری به کار رود. آزمایش‌های گسترده و بکارگیری بسیار زیاد این لوله‌‌هادر محیط‌های بسیار سردا نشان داده است که این شرایط کاری تأثیر زیادی بر استحکام و خواص عملکردی لوله ندارد. بسیاری از رزین‌های پلی‌اتیلنی که در لوله‌های پلی‌اتیلن مورد استفاده قرار می‌گیرند، نه تنها در دمای استاندارد 73 درجه فارنهایت، بلکه در دماهای بالاتر مانند 140 درجه فارنهایت، مورد آزمون تنش قرار گرفته‌اند. عموماً لوله‌های پلی‌اتیلن نسبت به سایر مواد گرمانرمی مثل PVC در دماهای بالا، بیشترِ استحکامشان را حفظ می‌کنند. مواد پلی‌اتیلن تقریباً 50% از استحکامشان در دمای 73 درجه فارنهایت را در دمای 140 درجه فارنهایت حفظ می‌کنند در حالیکه PVC در 140 درجه فارنهایت، نزدیک به 80% از استحکامش در 73 درجه فارنهایت را ازدست می‌دهد . در نتیجه لوله‌های پلی‌اتیلن را می‌توان در بسیاری از کاربردهای لوله‌کشی در طیف گسترده‌ای از تغییرات دمایی مورد استفاده قرار داد.